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1、生态学综合实验讲义（试用）昆明理工大学环境科学与工程学院2015年9月目录生态学实验室规则1实验一 人工熏气对植物叶片pH和叶绿素含量的影响 2实验二 玉米对不同浓度重金属的吸收. 5实验三 土壤中全磷的测定 7实验四 土壤中全氮的测定 11实验五 利用蚕豆根尖微核技术监测农药或重金属污染 15实验六 校园植物群落调查 19附录1 群落调查样方总表 24附录2 群落调查样方分表 25附录3 细胞核微核监测技术参考详细操作步骤参考 26附录4 生态学实验简易操作流程黑板板书 31生态学实验室规则1. 学生按3-6人分组，坐定后不再变动，以便进行考勤、实验操作检查和值日安排。2. 学生按规定的分组
2、时间按时上课，迟到超过半小时为旷课一次。旷一次实验课，本门实验课不及格。因实验课不能为个别学生单独补上，故学生不能请假（重病和特殊事情除外，但需事先经辅导员和任课教师同意，或事后持医院病例证明及辅导员确认后方可）。3. 实验前要认真预习，提前完成实验者必须经指导教师同意后方可离开实验室，保持室内安静。4. 实验时应遵守操作规程，保证实验安全。野外实验时，必须听从安排和注意安全。5. 要节约使用药品、水、电、气等，要爱护仪器和实验室设备。设备、器皿发生人为损坏，要按学院有关规定予以登记和赔偿。对于精密仪器，用后应填写使用记录，如发现仪器有故障，应立即停止使用并报告教师。6. 实验过程中，随时注意
3、保持工作区的整洁。纸屑只能丟入废物缸（盆）内，不得丢入水槽，以免堵塞。重金属消解和测定的废液应该统一收集在废酸箱中，不能够直接在水槽中清洗，以免管道腐蚀漏水。实验完毕后，应将所用器具清洗干净并有序地放入柜中锁好，擦干净实验台面。7. 实验过程中要仔细观察，将观察到的现象和数据如实地记录在笔记本上。根据原始记录，认真地分析问题，处理数据，写出实验报告。8. 对实验内容和操作规程不合理的地方可提出改进意见，但实施前一定要与指导教师商讨，经同意后方可进行。7. 实验室实行轮流值日生制度。实验结束后值日生负责打扫实验室，包括拖地，整理和擦干净试剂架、通风橱、台面，清理废物和废液，关闭水、电、气开关和实
4、验室门窗。 生态学实验室 2015年9月实验一 人工熏气对植物叶片pH和叶绿素含量的影响一、实验目的1. 通过比较各种植物在污染与非污染环境中叶片澄清液的pH和叶绿素含量的变化，观察大气污染对植物的危害，比较不同植物对大气污染的抗性能力。2. 学会酸度计的使用和植物叶片叶绿素含量的测定方法。二、实验原理人工熏气（如SO2、Cl2等）作为一种胁迫手段，是模拟大气污染的一种方法。植物处于大气污染胁迫下，会产生一系列的伤害特征，其中一个伤害标志就是细胞膜选择性透性受损、叶片失绿。当SO2、Cl2等通过叶片表面及气孔进入叶肉细胞后，遇水生成亚硫酸和次氯酸，破坏了叶片内原有pH的平衡，而使污染植物叶片澄
5、清液的pH发生改变。三、实验材料、设备和试剂（一）实验材料桃、女贞、梧桐、叶子花或海棠等的叶片。（二）设备实验仪器：pHS-3C型酸度计、分光光度计、电冰箱、烧杯、剪刀、研钵、小漏斗、滤纸、三角瓶（三）试剂1. 浓盐酸、高锰酸钾（制取Cl2）； 2. 95%乙醇；3. 石英砂； 4. 碳酸钙粉末。四、实验步骤（一）熏气在自制封闭式熏气箱内，用盐酸加高锰酸钾制成Cl2，熏几种植物叶片，以不熏气的植物叶片作对照。已知氯气是一种有毒的、密度比空气大的气体。它能溶于水，可使湿润的蓝色石蕊试纸变红，并能与NaOH溶液反应。1反应原理：（1）：氯气可以用MnO2和浓HCl加热制得。（2）：氯气可以用KMn
6、O4和浓HCl制得。MnO2+4HCl(浓)加热=MnCl2+Cl2+2H2O；2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl + 2MnCl2 +8H2O +5Cl2（本实验选定方法）（二）pH值的测定取对照的新鲜叶片和已熏蒸叶片各3g左右，用自来水和蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干后在研钵中剪碎研烂，加50ml蒸馏水，沉淀，过滤，上清液用pHS-3C型酸度计测定pH，将结果填入表1中。每组三个重复，最终结果以平均值标准差的形式表示，并且给出熏气对叶片pH值影响的结论。（要求每个组的同学虽然数据一样，但是语言组织和感想也不该完全一样，报告雷同过多需要重新撰写。）表1 人工熏气对植物叶片澄清液pH值的影响
7、植物名称处理pH值平均值标准差备注熏气熏气熏气对照对照对照（三）叶绿素含量的测定1. 将待测植物叶片洗净擦干，去中脉剪碎后称取0.1-0.3g 置于研钵中（视叶片中毒症状强弱即叶片颜色而定），加少量石英砂和碳酸钙粉末及2-3ml 95%乙醇，研磨成匀浆，再加95%乙醇10ml，继续研磨至组织变白。静置3-5min。每组三个重复。2. 取滤纸1张，置漏斗中，用乙醇浸润，沿玻璃棒把提取液倒入漏斗中，过滤到25ml棕色容量瓶中，用少量95%乙醇冲洗研钵、研棒及残渣数次，最后连同残渣一起倒入漏斗中。3. 用滴管吸取95%乙醇，将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容量瓶中，直至滤纸和残渣中无绿色为止。最后用95
8、%乙醇定容至25ml，摇匀。4. 把叶绿体色素提取液倒入比色杯内。以95%乙醇为空白，在波长665、649和470nm下测定吸光度。根据下列公式计算各色素浓度（mg/L）：叶绿素a浓度Ca=13.95OD665-6.88OD649叶绿素b浓度Cb=24.96OD649-7.32OD665类胡萝卜素浓度=(1000OD470-2.05Ca-114.8Cb)/245求得各色素的浓度后，再按下式计算叶片中各色素的含量（用g/g鲜重表示）：五、注意事项1. 提取叶绿素过程中尽可能避免光照，研磨时间尽量短些，以免叶绿素受光分解。叶绿体色素提取液不能浑浊，否则应重新过滤。2. 熏气过程中注意安全，在通风橱
9、中进行，防止吸入有害气体。3. 吸光度在0.2-0.8之间较准确，大于1要稀释。六、思考题提取叶绿素时为什么要加入少量碳酸钙？七、主要参考文献1 杨持. 生态学实验与实习. 北京：高等教育出版社，20032 段昌群，胡斌，江望高. 生态学实验。云南大学生命科学学院，2001年.3 内蒙古大学生物系. 植物生态学实验. 北京：高等教育出版社，19864 张志良，瞿伟菁, 李小方. 植物生理学实验指导（第4版）.北京：高等教育出版社，2009.5 王学奎. 植物生理生化实验原理与技术. 北京: 高等教育出版社, 2006.6 刘家尧, 刘新. 植物生理学实验教程. 北京: 高等教育出版社, 201
10、0.实验二 玉米对不同浓度重金属的吸收一、实验目的利用玉米种子进行重金属污染模拟水培实验，生长一定时间后，用原子吸收法对植物（玉米）重金属含量进行测定，使学生初步了解原子吸收分光光度计的基本原理和原子吸收光谱仪的基本操作。了解重金属在植物中的迁移、积累及其对人体健康的威胁。二、实验原理通过强酸消化处理，将水培玉米叶片中各种形态的重金属转化为离子态，用原子吸收分光光度法测定，测定条件见表1。通过比较分析水培浓度和玉米叶片重金属含量，探讨重金属在植物-培养体系中的迁移能力。表1 原子吸收分光光度法测定重金属条件测定条件PbCdCuZn测定波长/nm283.3228.8324.7213.9检测范围/
11、mg/ml0.0216.50.0051.00.001-2.20.001-0.5三、实验材料、设备和试剂（一）实验材料玉米叶片，用玉米种子加一定浓度的重金属进行培养，同时以不加重金属为对照。（二）设备火焰原子吸收分光光度计、电热板、150ml三角瓶（或者消化炉配消化管），25、100ml容量瓶。（三）试剂1高氯酸(HClO4)1.60g/cm3，质量79%，优级纯。2浓硝酸(HNO3)1.42g/cm3，优级纯。3Cd、Cu、Pb、Zn标准溶液（原液均为1000mg/L），经稀释后配制成合适浓度的标准溶液。（如果无标准溶液则需要利用有关试剂自行配置标准溶液）四、实验步骤1玉米种子的消毒和水培萌发
12、，重金属处理可以设定一系列从低到高的浓度梯度，（如0、3、6、9mg/L的 Cd，(水培也可以不做0，如果在土壤中培养则必须做无污染的对照，防止土壤本身有重金属元素污染。)以不加重金属为对照。2培养结束后，分别取新鲜玉米茎叶用自来水洗涤干净后，再用去离子水洗涤两次，用滤纸吸干水分，称取新鲜叶片4g左右于消煮管中加浓硝酸5ml，盖上弯颈小漏斗（以不加玉米的纯酸做空白对照），于电热板上80加热30min至样品溶化，升温到120消化30min，再升温到160消化40min，取下冷却，加入高氯酸1ml，继续在140加热消解20min。（如出现棕黑色，立即取下三角瓶，稍冷后补加硝酸5ml，继续加热消解，
13、直至溶液呈无色，并蒸发至近干）。分次加蒸馏水洗涤2-3次，转至25ml容量瓶中，定容，过滤至小塑料瓶中，待原子吸收光谱测定Cd含量。此溶液直接利用火焰原子吸收分光光度计测得重金属含量。由工作曲线查得重金属含量或由线性方程计算重金属含量。同时全程做空白试验（不加玉米只加酸），测得空白值，并且加以扣除。原子量Cd：112.41，CdCl22.5H2O：228.35计算：重金属含量（mg/kg）=25ml消解液中金属总量（g）/取样量五、注意事项1. 火焰原子吸收分光光度法测定植物样品中重金属可以使用标准曲线法。亦可使用标准加入法作为定量的基础。2. 为改善检测浓度，可适当增加称样量（在消解时也可多
14、加酸），或参照水质分析方法，用离子交换法、溶剂萃取法进行富集。六、思考题1. 原子吸收分光光度计的原理是什么？它有何应用？2. 你认为影响测定结果准确性的因素有哪些？七、主要参考文献1 李元，环境科学实验教程M，中国环境科学出版社，2007年2 段昌群，胡斌，江望高.生态学实验。云南大学生命科学学院，2001年实验三 土壤中全磷的测定一、实验目的掌握土壤中全磷（钼锑抗比色法）含量的测定方法。二、实验原理样品在强酸高温消化时，使不溶性磷酸盐转化为正磷酸状态进入溶液。同时高氯酸是一种强氧化剂，能使土壤中有机质完全分解，使有机磷转化为正磷酸而进入溶液，并使土壤中的二氧化硅脱水沉淀。待测液用钼锑抗混合显色剂，使形成的黄色锑磷钼杂多酸络合物还原成为磷钼蓝，进行比色测定。（磷钼蓝最佳显色
